Program de calcul destinat evaluării pierderilor de energie în reţelele de MT utilizând metoda...

79
Program de calcul destinat evaluării pierderilor de energie în reţelele de MT utilizând metoda eşantionării curbelor de sarcină 3 CUPRINS 1. Consideraţii generale...........................................................................................................5 1.1 Sectorul energetic ansamblu strategic complex..........................................................6 1.2 Sistem energetic, sistem electroenergetic şi instalaţii de transport şi distribuţie a energiei electrice...............................................................................................................9 1.3 Structura actuală a companiei de electricitate din România........................................13 1.3.1 Piaţa de energie electrică din România.................................................................15 1.3.2 Principiul funcţionării pieţei spot de energie electrică.........................................19 1.4 Către un sistem energetic compatibil cu o dezvoltare durabilă...................................20 2. Calculul pierderilor de putere şi energie în linii şi transformatoare...........................24 2.1 Pierderi de putere şi energie în linii.............................................................................24 2.2 Calculul pierderilor de putere şi energie în transformatoare.......................................35 3. Profilarea consumului în sistemele de distribuţie a energiei electrice.........................38 3.1 Analiza statistică-probabilistică a sarcinilor din nodurile reţelelor publice de distribuţie.......................................................................................................................38 3.2 Întocmirea profilelor sau curbelor tip de sarcină ale consumatorilor.........................40 3.3 Modelarea curbelor de sarcină din nodurile sistemelor de distribuţie a energiei electrice cu ajutorul profilelor sau curbelor tip de sarcină...................................51 4. Evaluarea pierderilor de putere şi energie în reţelele publice de distribuţie………..60 4.1 Determinarea pierderilor de putere şi energie în reţelele publice de distribuţie prin modelarea sarcinilor din nodurile reţelelor................................................................60 4.2 Determinarea pierderilor de energie în reţelele publice de distribuţie prin metoda eşantionării curbelor de sarcină...............................................................................64 5. Program de calcul destinat evaluării pierderilor de energie activă în reţelele de distribuţie publică…………………………………………………………………….…67 6. Exemplu de caz………………………………………………..…………………………71

description

Program de calcul destinat evaluării pierderilor de energie în reţelele de MT utilizând metoda eşantionării curbelor de sarcină

Transcript of Program de calcul destinat evaluării pierderilor de energie în reţelele de MT utilizând metoda...

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    3

    CUPRINS

    1. Consideraii generale...........................................................................................................5

    1.1 Sectorul energetic ansamblu strategic complex..........................................................6

    1.2 Sistem energetic, sistem electroenergetic i instalaii de transport i distribuie

    a energiei electrice...............................................................................................................9

    1.3 Structura actual a companiei de electricitate din Romnia........................................13

    1.3.1 Piaa de energie electric din Romnia.................................................................15

    1.3.2 Principiul funcionrii pieei spot de energie electric.........................................19

    1.4 Ctre un sistem energetic compatibil cu o dezvoltare durabil...................................20

    2. Calculul pierderilor de putere i energie n linii i transformatoare...........................24

    2.1 Pierderi de putere i energie n linii.............................................................................24

    2.2 Calculul pierderilor de putere i energie n transformatoare.......................................35

    3. Profilarea consumului n sistemele de distribuie a energiei electrice.........................38

    3.1 Analiza statistic-probabilistic a sarcinilor din nodurile reelelor publice

    de distribuie.......................................................................................................................38

    3.2 ntocmirea profilelor sau curbelor tip de sarcin ale consumatorilor.........................40

    3.3 Modelarea curbelor de sarcin din nodurile sistemelor de distribuie a

    energiei electrice cu ajutorul profilelor sau curbelor tip de sarcin...................................51

    4. Evaluarea pierderilor de putere i energie n reelele publice de distribuie..60

    4.1 Determinarea pierderilor de putere i energie n reelele publice de distribuie

    prin modelarea sarcinilor din nodurile reelelor................................................................60

    4.2 Determinarea pierderilor de energie n reelele publice de distribuie prin

    metoda eantionrii curbelor de sarcin...............................................................................64

    5. Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie activ n reelele

    de distribuie public.67

    6. Exemplu de caz..71

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    4

    Concluzii...78

    Bibliografie...80

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    5

    1. Consideraii generale

    Atunci cnd Thomas Alva Edison la New York, n anul 1880, punea bazele primei

    companii de energie electric, totul prea o ncercare temerar, asemntoare cu alte multe

    aventuri, care se confruntau n principal cu lipsa finanrii.

    n acest sens, de la racordarea, ntr-un depozit din Wall Street, a unui cazan nclzit cu

    ajutorul crbunilor, la un motor cu aburi i un dinam, pn la maratonul energetic actual, a fost

    un drum lung, plin de succese i realizri importante, dar acest drum a fost nsoit i de multe

    crize. Din acea perioad a anilor '80 i pn la politicile energetice la nivel european i mondial

    din perioada actual, s-a fcut nentrerupt managementul energetic, chiar dac acest termen a

    fost consacrat, de ctre dicionarele de specialitate, la distan de aproximativ un secol.

    Situaia energetic, aa cum a evoluat de la ocul petrolier din anii '70 i pn astzi, a

    adus corective eseniale dezvoltrii prezente pe plan mondial i, n special, evoluiei n

    perspectiv a sectorului energetic. Previziunile sau prognozele tehnologice, precum i ale

    dezvoltrii volumelor de activitate au fost parial sau total infirmate. Din aceste motive, au fost

    abandonate soluiile considerate ca fiind sigure i eficiente, iar specialitii gndesc cu totul altfel

    n prezent, comparativ cu deceniile anterioare.

    Acest viitor schimbat, nscut din prezentul considerat ca punct final al unei evoluii i de

    ncepere a alteia, cu noi parametri i obiective, constituie un important domeniu de investigare i

    elaborare a politicilor energetice.

    n literatura de specialitate, politica energetic se definete ca fiind acea parte a politicii

    economice care trateaz alimentarea, conversia, distribuia i utilizarea energiei. Politica

    energetic trebuie s in seama de posibilitile de conservare, pe plan naional i internaional, a

    resurselor energetice primare i, n primul rand, a celor neregenerabile, precum i de protecia

    mediului.

    Avnd n vedere importana energiei pentru dezvoltarea economic i social a fiecrei

    ri, un obiectiv important al politicilor energetice este garantarea c msurile din sectorul

    energiei nu se opun unei dezvoltri durabile a economiei, ci o susin. Realizarea competitivitii

    i asigurarea mediului ambient trebuie s implice msuri complementare i s nu creeze tensiuni

    majore.

    n definirea obiectivelor politicilor energetice, primordial este plasarea acestora ntr-un

    cadru general, n conjunctur economic i politic european i mondial, caracterizat prin

    urmtoarele:

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    6

    globalizarea pieelor;

    dezvoltarea tehnologic;

    intensificarea preocuprilor din domeniul mediului;

    responsabiliti instituionale noi.

    1.1 Sectorul energetic ansamblu strategic complex

    Energia a reprezentat n toate timpurile i n toate zonele i rile din lume o problem

    esenial, ca factor de dezvoltare economic i social. Progresul unei naiuni depinde de

    abilitatea acesteia n utilizarea resurselor proprii de energie, astfel nct s ntreasc

    competitivitatea economiei, s protejeze mediul ambiant, precum i s menin securitatea

    naional. Pentru elaborarea unei strategii naionale n scopul unei dezvoltri durabile este

    esenial nelegerea corect a complexitii pe care o reprezint acest concept.

    De-a lungul timpului, conceptul dezvoltrii durabile a evoluat, astfel nct acesta

    cuprinde n prezent diferite moduri de abordare, respectiv urmtoarele obiective: economic,

    social i ecologic, precum i rolul important al pieei internaionale asupra viitorului economic al

    oricrui stat din lume.

    Consiliul Mondial al Energiei a examinat cu competen evoluia n domeniul energiei la

    nivel mondial, de-a lungul ultimelor decenii, publicnd dou rapoarte, intitulate Energia pentru

    lumea de mine. Obiectivul acestor rapoarte a fost de a trasa, pe baza experienei acumulate pe

    parcursul ultimelor decenii, n termenii analizei, un set de aciuni mai clare de politic

    energetic, pentru a se putea atinge urmtoarele inte:

    Depirea lipsei de energie oriunde ar aprea aceasta n lume.

    mbuntirea calitii i a fiabilitii livrrilor de energie ctre consumatorii

    alimentai cu energie electric.

    Minimizarea impactului negativ asupra mediului nconjurtor i a sntii

    oamenilor datorat dezvoltrii producerii, transportului i distribuiei de energie

    electric.

    n prezent, necesitile energetice la scar mondial sunt acoperite, n principal, din

    urmtoarele resurse primare:

    Crbuni;

    Hidrocarburi (petrol i gaze naturale);

    Resurse hidroenergetice i eoliene;

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    7

    Combustibili nucleari;

    Biomas.

    De menionat faptul c, n ultimele decenii, consumul mondial de energie primar i de

    energie electric a nregistrat cea mai nalt rat de cretere din istoria omenirii. Practic, acest

    consum s-a dublat ntr-un interval de 15-16 ani.

    n prezent, Romnia dispune nc de o diversitate de resurse de energie primar,

    proprietatea statului sau particular: iei, gaze naturale, crbuni (huil i lignit), uraniu, resurse

    hidroenergetice, ape geotermale etc., distribuite neuniform pe aproape ntreg teritoriul rii. Pn

    la jumtatea deceniului al aptelea, ara noastr a fost o ar exportatoare de resurse de energie

    primar, dispunnd de reserve apreciabile de iei i gaze naturale de o foarte bun calitate. Dup

    anul 1950 ns, exploatarea brutal, n detrimental rii, a zcmintelor de iei, gaze naturale, i

    uranium, mpreun cu industrializarea forat, au transformat Romnia, dup anul 1975, ntr-un

    importator de energie electric i resurse de energie primar, pe fondul unui proces evolutiv de

    epuizare a rezervelor identificate de hidrocarburi.

    Figura 1.1 Evoluia i prognoza evoluiei resurselor energetice n ara

    noastr, n perioada 1985-2010.

    Astfel, n Figura 1.1 este prezentat producia i prognoza produciei de resurse interne de

    energie primar din ara noastr.

    Consumul specific de energie primar, notat epl, i consumul specific de energie electric

    pe locuitor, notat eel, reprezint, n toate statele lumii, indicatori ai procesului social economic i

    ai nivelului de trai. Aceti indicatori sunt definii de urmtoarele relaii:

    P

    CEPepl [kgep / loc.]

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    8

    P

    CEEeel [kWh / loc.]

    unde: CEP consumul intern brut de energie primar, n Mtep (1tep ton

    echivalent petrol = 10,3 Gcal);

    CEE consumul intern brut de energie electric, n kWh;

    P numrul de locuitori din ara sau zona respectiv.

    Pentru a reflecta ct mai corect situaiile obiective, cei doi indicatori prezentai anterior

    trebuie corelai cu indicatorul eficienei energetice, denumit intensitate energetic i notat iep,

    respectiv intensitate electric, notat iee, care reprezint consumul specific de energie pe unitatea

    de produs intern brut, conform relaiilor:

    PIB

    CEPiep [tep / milion dolari]

    PIB

    CEEiee [kWh / milion dolari]

    n care, PIB reprezint produsul intern brut, n milioane dolari.

    Figura 1.2 Intensitatea energetic n unele ri de pe glob

    Pentru exemplificare, n Figura 1.2 se prezint comperativ intensitatea energetic din

    unele ri de pe glob, la nivelul anului 1995, conform datelor publicate n literatura de

    specialitate. Valoarea deosebit de ridicat a intensitii energetice din ara noastr se datoreaz,

    n principal, urmtoarelor cauze: subvenionarea sectorului energetic; structura industriei bazat

    pe ramuri puternic energointensive (metalurgie, inclusiv aluminiu; chimie, n special

    ngrminte; materiale de construcii, n special ciment); pierderi energetice mari pe ntregul

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    9

    lan energetic (producere transport distribuie - consum); recesiunea economic; absena unor

    reglementri clare care s stimuleze economia de energie i altele.

    Un alt indicator important l constituie gradul de independen energetic al unei ri,

    notat p, care arat gradul de acoperire a consumului intern de energie primar din producia

    intern proprie, fiind definit ca raportul dintre producia proprie de energie primar i consumul

    de energie primar, conform relaiei:

    CEP

    PEPp [%]

    unde: PEP- producia proprie de energie primar;

    CEP - consumul de energie primar.

    n mod asemntor se poate defini i gradul de acoperire a consumului intern de energie

    electric din producia intern proprie, notat pe, cu ajutorul urmtoarei relaii:

    CEE

    PEEpe

    [%]

    unde: PEE- producia proprie de energie electric;

    CEE - consumul de energie electric.

    Gradul de acoperire a consumului de energie primar, respectiv electric, din resurse

    proprii, a nregistrat o variaie cresctoare sau descresctoare n diferite ri, n funie de

    conjunctura economic i a resurselor proprii.

    1.2. Sistem energetic, sistem electroenergetic i instalaii de transport i distribuie a

    energiei electrice

    Extinderea continu a domeniilor de utilizare a energiei electrice, care ajunge, n prezent,

    la peste 30% din consumul total de energie pe plan mondial i cu perspective mari de cretere n

    viitor, se datoreaz, n principal, avantajelor deosebite pe care le prezint energia electric n

    raport cu alte forme de energie. Principalele avantaje ale acestei forme de energie sunt

    urmtoarele:

    poate fi produs pe orice amplasament care corespunde din punct de vedere tehnic

    i economic;

    poate fi transmis rapid i economic la distane mari i foarte mari;

    se poate distribui economic la un numr mare de consumatori, de puteri diferite;

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    10

    poate fi transformat, n condiii avantajoase, n alte forme de energie finit,

    necesar diferitelor activiti, respectiv cldur, lumin, lucru mecanic pentru

    acionri i procese chimice;

    utilizarea energiei electrice nu determin reziduuri;

    se preteaz bine la automatizri i se poate msura cu precizie.

    ntr-o prim etap, elementele implicate n procesul de producere, transport, distribuie i

    consum al energiei electrice n curent alternativ erau situate n zone geografice de dimensiuni

    limitate i funcionau izolat dup o schem relativ simpl, de tipul celei reprezentate n

    Figura 1.3, coninnd practic generatorul, transformatorul ridictor, linia electric, transfor-

    matorul cobortor i consumatorii.

    consumator

    transformator

    cobortor

    transformator

    ridictor

    generator linie electric

    Figura 1.3 Schema de principiu a unei alimentri izolate cu energie electric

    Creterea continu a numrului i puterii consumatorilor, precum i diversificarea

    acestora a determinat mrirea numrului de centrale electrice i extinderea, n consecin, a

    instalaiilor de transport i distribuie a energiei electrice i anume a reelelor electrice.

    Ca n majoritatea domeniilor de activitate, avantajele economice s-au impus i n

    domeniul energeticii i au determinat interconectarea tuturor instalaiilor energetice de pe

    teritoriul unui stat, formndu-se astfel sistemul electroenergetic, denumit uneori sistem electric i

    notat SEE.

    Prin sistem electroenergetic se nelege ansamblul instalaiilor care servesc la producerea,

    transportul, distribuia i consumul de energie electric. Existena SEE presupune realizarea unor

    conexiuni, de o form oarecare, ntre toate elementele componente ale acestuia.

    Principalele elemente care fac parte din SEE sunt urmtoarele: generatoarele electrice din

    centrale, transformatoarele, liniile de transport i distribuie, precum i consumatorii de energie

    electric la nivelul sistemului. Pe lng aceste componente principale, din cadrul SEE mai fac

    parte i alte elemente, cum ar fi elementele de comutaie, automatizare i protecie.

    n etapa actual, practic toate rile dezvoltate posed un sistem electroenergetic naional,

    funcionarea n schem izolat, de tipul celei prezentate anterior, practicndu-se n zone

    restrnse, slab dezvoltate, din punct de vedere economic, de pe glob.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    11

    Dac la sistemul electroenergetic se adaug, pe partea centralelor electrice i celelalte

    instalaii, respectiv, turbinele, cazanele i depozitele de combustibil pentru centralele

    termoelectrice i turbinele, barajele i lacurile de acumulare n cazul centralelor hidroelectrice,

    iar pe partea consumatorilor, se consider mpreun cu receptoarele de energie electric i

    mainile sau mecanismele antrenate de acestea, ansamblul de instalaii astfel obinut constituie

    sistemul energetic.

    n statele cu un grad ridicat sau mediu de industrializare, pe msura creterii economice,

    au aprut i s-au dezvoltat sisteme energetice naionale, n cadrul crora, producia i consumul

    de energie reprezint faze ale unui proces unitar i complex, care implic o multitudine de

    activiti condiionate reciproc, cum ar fi: extracie, prelucrare, transport, distribuie, conversie i

    altele.

    Reelele electrice sau instalaiile de transport i distribuie a energiei electrice fac

    legtura ntre sursele de energie electric, deci centralele electrice, i consumatorii de energie

    electric, fiind parte component a sistemului electro-energetic. Aceste instalaii sunt

    constituite dintr-un ansamblu de linii electrice aeriene, linii electrice n cablu, staii de

    transformare, posturi de transformare, puncte de alimentare, puncte de conexiuni, etc.

    Dat fiind importana deosebit pe care o reprezint alimentarea normal i economic cu

    energie electric a tuturor categoriilor de consumatori, instalaiile de transport i distribuie, deci

    reelele electrice, trebuie s satisfac o serie de condiii tehnice i economice, dintre care cele mai

    importante sunt urmtoarele :

    asigurarea continuitii n alimentarea cu energie electric a consumatorilor, n funcie

    de natura efectelor produse de ntreruperile n alimentare;

    sigurana n funcionare a instalaiilor;

    asigurarea parametrilor calitativi ai energiei electrice furnizate consumatorilor;

    reducerea impactului instalaiilor energetice i a procedurilor tehnologice asupra

    mediului exterior;

    reducerea pierderilor tehnologice i a costului energiei electrice livrate consumatorilor;

    eficiena economic a investiiilor.

    Dintre aceste condiii, unele se refer numai la instalaiile de transport i distribuie

    (reelele electrice), iar altele se refer la instalaiile de transport i distribuie, ca parte

    component a sistemelor electroenergetice. Aceast ultim categorie de condiii trebuie s fie

    satisfcut de sistemul electroenergetic n totalitatea lui i de instalaiile de transport i

    distribuie, n msura n care ele contribuie la funcionarea sistemului.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    12

    n ara noastr, volumul instalaiilor de transport i distribuie a energiei electrice a

    cunoscut o dezvoltare continu de-a lungul anilor. n prezent, reelele de transport i distribuie a

    energiei electrice se prezint astfel:

    Reele de transport

    - linii electrice aeriene ............................................................8124 km

    din care:

    750 kV..............................................................................154 km

    400 kV............................................................................4326 km

    220 kV............................................................................3605 km

    - staii de transformare.......................................69 buc./32368 MVA

    cu tensiunea primar de:

    750 kV.............................................................1 buc./2500 MVA

    400 kV.........................................................23 buc./14277 MVA

    220 kV.........................................................45 buc./15591 MVA

    Reele electrice de distribuie de 110 kV

    - linii electrice................................................................17901 km

    din care:

    - linii electrice aeriene..............................................17627 km

    - linii electrice subterane..............................................274 km

    - staii de transformare 110 kV/MT................862 buc./37356 MVA

    Reele de medie tensiune

    - linii electrice...................................................................119884 km

    din care:

    - linii electrice aeriene..............................................91252 km

    - linii electrice subterane..............................................29532 km

    din care:

    20 kV...............................................................13271 km

    10 kV.................................................................8715 km

    6 kV...................................................................6526 km

    alte tensiuni..........................................................984 km

    - posturi de transformare MT/JT..................64671 buc./23968 MVA

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    13

    din care:

    - aeriene.................................................48578 buc./14750 MVA

    - n construcie zidit

    din care:

    20/0,4 kV......................................6635 buc./3848 MVA

    10/0,4 kV......................................4707 buc./2545 MVA

    6/0,4 kV........................................4677 buc./2647 MVA

    alte tensiuni........................................74 buc./178 MVA

    Reele de joas tensiune

    - linii electrice aeriene.......................................................117395 km

    - linii electrice subterane.....................................................47011 km

    1.3 Structura actual a companiei de electricitate din Romnia

    Caracterizat de puternica sa rezisten la schimbare, industria energiei electrice se

    ndreapt spre o schimbare fundamental n ultimii ani. Dei, la nivelul diferitelor ri,

    organizarea sa prezint o varietate de forme, sectorul energetic a fost, de regul, dominat de un

    monopol natural cu o structur integrat pe vertical.

    n acest sens, n marea majoritate a trilor din lume, prin deschiderea pieelor de energie

    electric s-a urmrit eliminarea monopolului natural i a integrrii pe vertical a sectorului

    energetic, n vederea nlocuirii acestora cu mecanisme concureniale, care s ofere

    consumatorilor posibilitatea de a-i alege n mod liber furnizorul.

    De regul, pieele de energie se cristalizeaz n jurul unui nucleu format din doi actori

    principali i anume:

    Operatorul de sistem, care asigur coordonarea tehnic a pieei de energie.

    Bursa de energie, care asigur coordonarea pieei de energie la nivel comercial.

    Nucleului prezentat anterior i se altur i ali actori ai pieei de energie i anume:

    productorii, consumatorii i furnizorii de energie electric. De menionat faptul c furnizorii de

    energie electric acioneaz ca intermediari ntre productorii i consumatorii de energie

    electric. O categorie aparte de furnizori o reprezint cea a furnizorilor agregatori, care cumpr

    sau vnd energie din i n sistemul electroenergetic, n numele mai multor consumatori, de regul

    mici, cum ar fi consumatorii casnici sau comerciali.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    14

    ntr-o prim etap, accesul la componenta comercial a pieei de energie electric a fost

    permis numai productorilor i furnizorilor. Pe msura deschiderii i dezvoltrii pieei de

    energie, toi actorii implicai, inclusiv consumatorii, pot avea acces direct la bursa de energie.

    n ara noastr, demersurile legate de restructurarea sectorului energetic au fost fcute de

    Autoritatea Naional de Reglementare n Domeniul Energiei (ANRE), care a iniiat pregtirea

    cadrului legal pentru transformarea acestui sector.

    Astfel, n anul 1998, din fosta Regie Naional de Electricitate (RENEL) se separ C.N.

    Nuclearelectrica i se formeaz Compania Naional de Electricitate (CONEL), structur care

    ngloba, n cadrul unui monopol cu integrare pe vertical, restul entitilor care fac parte din

    componena sistemului energetic naional.

    n anul 2000, se produce dezagregarea CONEL, din care se desprind viitorii actori ai

    pieei de energie electric, separai dup natura activitilor lor, i anume:

    Productorii Hidroelectrica, Termoelectrica, Nuclearoelectrica, precum i o

    serie de productori independeni.

    Operatorul de transport i dispecer Transelectrica.

    Operatorii de distribuie Electrica, cu cele opt filiale zonale ale sale.

    De asemenea, ANRE a delimitat cadrul general de funcionare a pieei de energie

    electric, care s-a deschis la noi n ar n august 2000. Aceasta este administrat de Operatorul

    Comercial (OPCOM), care funcioneaz n cadrul Transelectrica.

    Totodat, are loc licenierea furnizorilor de energie electric, care au rolul de a asigura

    componenta comercial a legturii ntre productori i consumatori.

    n ceea ce privete consumatorii de energie electric, acetia au fost mprii n dou

    categorii i anume:

    consumatori eligibili, cuprinznd consumatorii care i pot alege furnizorul de

    energie electric, negociind cu acesta preul energiei;

    consumatori captivi, din care fac parte consumatorii ce continu s primeasc

    energie electric la preuri reglementate, de la furnizorul special desemnat.

    Structura actual a companiei de electricitate din ara noastr este reprezentat n mod

    sintetic n Figura 1.4:

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    15

    ~

    Transportul energiei

    electrice

    Consumatori

    eligibili

    Consumatori

    captivi

    Distribuia energiei

    electrice

    PIAA DE ENERGIE ELECTRIC

    COMPANIE DE

    ELECTRICITATE

    Productorii de

    energie electric

    Figura 1.4 Structura actual a companiei de electricitate din ara noastr

    Conform celor menionate anterior, prin restructurarea sectorului energetic din ara

    noastr, s-au urmrit, n principal, asigurarea integritii sistemului electro-energetic n

    ansamblul su, precum i implementarea mecanismelor de pia, ceea ce va da natere unei

    competiii n sfera productorilor, transportatorilor i distribuitorilor de energie electric.

    n ceea ce privete instalaiile de transport i distribuie sau reelele electrice din ara

    noastr, aici s-au separat activitile de transport i respectiv distribuie a energiei electrice. Acest

    proces de separare s-a realizat la tensiunea de 110 kV, care aparine sectorului de distribuie a

    energiei electrice.

    1.3.1 Piaa de energie electric din Romnia

    Piaa angro de energie electric din ara noastr are ca principal obiectiv de activitate

    desfurarea tranzaciilor cu energie electric i a serviciilor de sistem ntre participanii la piaa

    de energie electric.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    16

    ANRE a delimitat cadrul general de funcionare a pieei de energie electric, care s-a

    deschis n august 2000, fiind administrat de Operatorul Comercial al pieei de energie OPCOM.

    n perioada august 2000 iunie 2005, piaa de energie electric a funcionat dup o

    structur constituit din urmtoarele segmente de pia:

    Piaa reglementat destinat tranzaciilor cu energie electric i a serviciilor de

    sistem pe baz de contracte reglementate, la preurile stabilite de ANRE.

    Piaa concurenial , care acoper urmtoarele tipuri de tranzacii:

    - contracte bilaterale ale furnizorilor cu productorii interni, ncheiate n vederea asugurrii

    consumului aferent consumatorilor eligibili;

    - contracte de import-export;

    - contracte ale furnizorilor, alii dect cei care vnd la tarife reglementate consumatorilor

    captivi;

    - contracte negociate ale productorilor independeni i autoproductorilor, alii dect cei

    deintori de contracte de portofoliu;

    - tranzacii cu energie electric n cantiti necontractate, efectuate prin licitaie pe piaa

    spot, tranzacii operate de OPCOM.

    Piaa de redistribuire, care a fost introdus n anul 2003, prin intermediul creia

    furnizorii consumatorilor captivi pot vinde cantitile excedentare de energie electric, la pre

    reglementat, furnizorilor consumatorilor captivi aflai n deficit.

    Conform structurii prezentate anterior, piaa de energie electric este concurenial la

    nivelul productorilor i furnizorilor de energie electric, iar activitile de transport i distribuie

    a energiei electrice, considerate ca monopol natural, sunt n totalitate reglementate.

    Piaa de energie electric din ara noastr sufer o nou restructurare n luna august 2005,

    avnd urmtoarele componente sau segmente:

    Piaa contractelor bilaterale, care asigur tranzaciile bazate pe contracte

    reglementate, precum i a contractelor bilaterale care au un coninut negociat de prile

    interesate.

    Contractele reglementate au coninutul cadru stabilit de ANRE, din aceast categorie

    fcnd parte urmtoarele tipuri de contracte:

    Contracte cadru de portofoliu de vnzare-cumprare a energiei electrice.

    Contracte cadru de vnzare-cumprare pe termen lung a energiei electrice, ncheiate, ntre

    S.N. Nuclearelectrica S.A. i furnizorii consumatorilor captivi.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    17

    Contracte cadru de achiziie a energiei electrice de la autoproductori / productori

    independeni.

    Contracte cu opiune, ncheiate ntre Hidroelectrica i productori, n vederea reducerii

    riscurilor de neproducere a energiei contractate prin contracte de portofoliu.

    Contracte de transport i servicii de sistem ncheiate de Transelectrica cu furnizorii i

    productorii pentru introducerea i preluarea de energie din reeaua de transport, respectiv

    cu furnizorii pentru servicii de sistem.

    Contracte de distribuie, ncheiate ntre operatorii de distribuie i furnizori.

    Contracte reglementate pentru managementul congestiilor interne, ncheiate ntre

    operatorul de sistem i productorii pentru furnizarea de servicii de sistem necesare

    rezolvrii congestiilor;

    Contracte de import-export.

    Contracte de administrare a pieei.

    n ceea ce privete piaa contractelor bilaterale, administrat de operatorul pieei

    OPCOM, aceasta are, la rndul ei, dou componente i anume:

    o Piaa centralizat pentru contracte bilaterale de energie electric atribuite prin licitaie

    public, deschis productorilor, furnizorilor i consumatorilor eligibili, n care ofertele

    se fac la vedere i nu sunt standardizate din punct de vedere al cantitilor ofertate,

    perioadelor i termenelor de livrare. Licitaia se realizeaz la sediul OPCOM, atribuirea

    contractelor fcndu-se n funcie de coninutul ofertei i de garaniile asigurate.

    o Piaa centralizat pentru contracte bilaterale de energie electric cu negociere continu

    (forward) deschis productorilor, furnizorilor i marilor consumatori industriali.

    De asemenea, contractele sunt standardizate pe baza urmtoarelor aspecte:

    Puterea ofertat pentru fiecare or pe parcursul perioadei de livrare oferte pentru 1

    MW.

    Durata de utilizare zilnic a puterii oferte n band (00:00 24:00), oferte pentru vrf

    (06:00 22:00) i oferte pentru gol (00:00 06:00, 22:00 24:00).

    Termenele de livrare oferte pentru 1 sptmn, 1 lun, 1 trimestru sau 1 an.

    Piaa pe ziua urmtoare (PZU) servete la tranzacionarea cantitilor de energie

    electric produse ori necesare, neacoperite prin contract. Aceasta ofer un cadru centralizat

    pentru vnzarea i cumprarea energiei electrice de ctre participanii la piaa angro, necesar

    operatorului comercial OPCOM, n vederea atingerii urmtoarelor inte:

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    18

    - facilitarea formrii unei piee angro de energie electric n condiii de

    concuren, transparen i nediscriminare;

    - reducerea preurilor energiei electrice;

    - stabilirea preurilor de referin pentru alte tranzacii de pe piaa angro;

    - optimizarea utilizrii capacitilor limitate de interconexiune cu rile vecine.

    Piaa de echilibrare (PE) este coordonat de Operatorul pieei de echilibrare (OPE)

    din cadrul Transelectrica. Aceasta are ca scop achiziionarea energiei pentru asigurarea

    flexibilitii i stabilitii Sistemului Electroenergetic Naional (SEN) i rezolvarea comercial a

    restriciilor de reea.

    Pe PE se tranzacioneaz energia de echilibrare corespunztoare reglajului secundar,

    reglajului teriar rapid i reglajului teriar lent. Ea se poate folosi pentru creterea de putere

    (creterea produciei sau scderea consumului) sau pentru reducerea de putere (scderea

    produciei sau creterea consumului).

    Participanii la piaa de echilibrare pot transmite dou tipuri de oferte i anume:

    Ofertele zilnice care pot avea maxim zece perechi pre-cantitate i se indic pentru fiecare

    interval de dispecerizare de o or din ziua de livrare, pentru fiecare unitate de producie

    sau consumator dispecerizabil. Acestea pot fi pentru cretere de putere sau pentru

    reducere de putere.

    Ofertele fixe ce se transmit numai pentru reglaj teriar lent i trebuie s conin dou

    componente:

    - Oferta fix pentru pornire preul pentru care participantul este dispus s porneasc un

    grup generator ori s iniieze reducerea unui consum.

    - Oferta fix pentru meninere n rezerv cald preul meninerii n rezerv cald pentru

    o unitate de producie timp de o or. Pentru consumuri, preul este zero.

    Oferta fix se aplic tuturor intervalelor de dispecerizare din ziua de livrare i trebuie

    transmise separat pentru fiecare unitate de producie i consumator dispecerizabil.

    Piaa serviciilor de sistem tehnologice are ca scop asigurarea unei cantiti suficiente

    de servicii de sistem pentru Operatorul de transport i sistem OTS i distribuitori, n scopul

    exploatrii optime a SEN.

    OTS stabilete perioadele de achiziie i necesarul de rezerve de reglaj secundar i

    teriar, puterea reactiv necesar pentru reglarea tensiunii, precum i energia electric pentru

    acoperirea pierderilor tehnice.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    19

    Participanii la pia sunt obligai s oferteze pe PE cantitile de rezerve secundare,

    teriare i de putere reactiv. n cazul energiei pentru acoperirea pierderilor, dac necesarul nu se

    acoper prin ofert, cantitatea neacoperit va fi achiziionat de pe PZU.

    Piaa certificatelor verzi conform reglementrilor n vigoare, furnizorii de energie

    electric sunt obligai s achiziioneze energie electric produs din surse regenerabile, nsumnd

    o cot stabilit din producia anual de energie. Pentru aceasta, ei trebuie s dein un numr de

    certificate verzi egal cu cota de energie electric din surse regenerabile de energie impus.

    Productorii calificai pentru acest tip de producie primesc, pentru fiecare unitate de

    energie electric livrat n reea (1 MWh), un certificat verde, care poate fi vndut separat de

    energia electric, pe piaa de certificate verzi. Preul certificatelor este determinat pe o pia

    administrat de OPCOM, paralel celei de energie electric, unde sunt tranzacionate beneficiile

    aduse mediului.

    Valoarea certificatelor verzi se stabilete prin mecanisme de pia, prin contracte

    bilaterale ntre productori i furnizori sau pe piaa centralizat organizat i administrat de

    OPCOM.

    ncepnd cu data de 1 iulie 2007, piaa de energie din Romnia este deschis n

    totalitate, toi consumatorii avnd dreptul s-i aleag furnizorul de energie electric.

    1.3.2 Principiul funcionrii pieei spot de energie electric

    n relaiile cu consumatorii eligibili, furnizorul stabilete prognoza i planificarea

    consumului de energie electric la nivelul ntregului contur propriu, pe baza informaiilor pe care

    le primete din partea consumatorilor alimentai cu energie electric. Aceast prognoz sau

    estimare este transmis la OPCOM sau la Bursa de energie, mpreun cu oferta de cumprare

    sub forma unor perechi cantitate pre, descris evident de o curb descresctoare.

    n mod asemntor, productorii de energie electric transmit ctre OPCOM propriile

    oferte de vnzare a energiei electrice, sub forma unor perechi cantitate pre, n trane

    cresctoare, descrise, n mod evident, de o curb cresctoare.

    n ce privete cei doi actori menionai i anume furnizorul i productorul de energie

    electric, acetia transmit cte o asemenea ofert pentru fiecare din cele 24 ore ale unei zile.

    La rndul su, Operatorul comercial ordoneaz ofertele productorilor n ordinea

    cresctoare a preurilor i ofertele furnizorilor n ordinea descresctoare a acestora i stabilete, la

    intersecia celor dou curbe menionate anterior, aa-numitul Pre de nchidere a pieei (PIP).

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    20

    Acest mecanism este aplicat de Operatorul comercial n fiecare zi, pentru determinarea

    celor 24 de valori cantitate pre pentru ziua urmtoare. n felul acesta, se definete conceptul

    denumit sugestiv Piaa pentru ziua urmtoare (PZU).

    Este evident c n ziua urmtoare, datorit unor factori obiectivi sau subiectivi, cum ar fi

    abateri de la activitile planificate, precum i modificarea unor parametri independeni i anume

    condiiile meteorologice, temperatur, umiditate etc., consumurile realizate se vor abate ntr-o

    anumit msur, n plus sau n minus, de la valorile planificate sau prognozate. Ca urmare, la

    nivelul unui furnizor, toate consumurile nerealizate vor trebui onorate la preurile convenite prin

    contracte bilaterale, iar consumurile suplimentare trebuie s fie achiziionate de pe pia, la

    preurile Pieei pentru ziua urmtoare PZU.

    La nivelul sistemului electroenergetic naional, balansarea acestor dezechilibre are loc n

    timp real, iar decontrile se efectueaz lunar, cu un anumit decalaj.

    Pentru gestionarea comercial a acestor dezechilibre, a fost nfiinat Piaa de echilibrare

    (PE) care, prin unele dintre mecanismele sale, contribuie ntr-o oarecare msur la reducerea

    presiunii financiare care se exercit asupra furnizorilor pe Piaa pentru ziua urmtoare (PZU).

    n felul acesta, se formeaz aa-numiii agregatori ai furnizorilor, denumii Pri

    Responsabile cu Echilibrarea (PRE). n cadrul acestora, fiecare participant vine cu propria

    prognoz sau planificare a consumului, iar dezechilibrele n plus sau n minus create de fiecare

    participant sunt agregate pentru a forma un profil de consum unic, care conine cele 24 paliere

    orare zilnice.

    Procednd astfel, dezechilibrele n plus sau n minus, create de fiecare participant, se

    compenseaz ntr-o anumit msur.

    De asemenea, Piaa de Echilibrare (PE) permite o anumit recuperare a costurilor cu

    energia neconsumat, folosind preuri pentru surplus, care sunt ns de valori relativ mici.

    Ca urmare, asocierea furnizorilor n cadrul unei Pri Responsabile cu Echilibrarea

    (PRE) permite acestora s recupereze o parte din costuri, respectnd ns principiul cine creeaz

    dezechilibre, pltete.

    1.4 Ctre un sistem energetic compatibil cu o dezvoltare durabil

    Dezvoltarea durabil este un concept de dezvoltare economic i social recomandat

    tuturor statelor din lume de ctre Organizaia Naiunilor Unite, prin care se urmrete

    armonizarea urmtoarelor aspecte fundamentale i anume: resursele naturale, creterea

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    21

    economic i echitatea ntre generaii. Principalele moduri de abordare sau obiective ale unei

    dezvoltri durabile, care trebuie realizate simultan sunt: obiectivul economic, obiectivul social i

    obiectivul ecologic. n Figura 1.5 sunt prezentate posibilitile privind alternativele i tranzaciile

    ntre cele trei obiective principale ale unei dezvoltri durabile.

    Abordarea economic. Aceasta se bazeaz pe conceptul fluxului maxim de venit ce poate

    fi generat prin meninerea rezervei de valori sau de capital, care a produs beneficii, iar la baza

    acestui concept st principiul optimului i al eficienei economice, aplicate n cazul utilizrii

    resurselor deficitare sau srace. Problemele de interpretare, respectiv alternativele apar n situaia

    cnd este necesar identificarea tipurilor de capital care urmeaz a fi meninute manufacturat,

    natural sau uman i posibilitile acestora de a fi substituite, precum i n evaluarea acestora, n

    mod special a resurselor ecologice. Problemele de ireversibilitate, precum i cele de colaps

    catastrofic pot conduce la dificulti suplimentare n cazul acestui concept economic.

    Abordarea ecologic. Acest tip de abordare este axat pe stabilitatea biologic i fizic a

    sistemelor. O importan deosebit se acord n mod special subsistemelor, care sunt eseniale

    pentru stabilitatea global a ntregului sistem. De asemenea, un aspect fundamental este

    reprezentat de protecia diversitii biologice. Un accent special se pune pe pstrarea elasticitii

    i a capacitilor dinamice a unor astfel de sisteme naturale, care pot fi interpretate astfel nct s

    includ toate aspectele biosferei, inclusiv a celor construite de om, de a se adapta schimbrilor

    aprute i nu prin conservarea unei stri statice, considerat ideal.

    Figura 1.5 Alternative i tranzacii ntre obiectivele principale ale dezvoltrii durabile

    OBIECTIVUL

    ECONOMIC

    EFICIEN/CRETERE

    OBIECTIVUL

    SOCIAL

    SRCIE/ECHITATE

    OBIECTIVUL

    ECOLOGIC

    RESURSE

    NATURALE

    Participare public

    Consultare

    Pluralism

    Estimare ambiental

    Evaluare

    Internalizare

    Redistribuirea venitului

    Angajare

    Asisten direcionat

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    22

    Abordarea socio-cultural. Prin aceast abordare se caut meninerea stabilitii

    sistemelor sociale i culturale, inclusiv prin reducerea conflictelor distructive. Principalele

    aspecte constau att n promovarea echitii n cadrul aceleiai generaii, n special prin

    eradicarea srciei, ct i a echitii ntre generaii, implicnd asigurarea drepturilor viitoarelor

    generaii. Totodat, societatea modern trebuie s ncurajeze, s sprijine i s promoveze

    pluralismul i participarea original, n vederea crerii unui cadru decizional ct mai eficient,

    pentru o dezvoltare social durabil.

    n scopul ndeplinirii celor trei obiective ale unei dezvoltri durabile, se au n vedere

    urmtoarele preocupri: eficiena activitilor economice, srcie i redistribuirea veniturilor,

    asisten direcionat, evaluare ambiental, biodiversitate, poluare, internalizarea costurilor

    externe, stabilitate economic i social, participare i consultare public, pluralism.

    Prin compararea conceptelor de suportabilitate economic i ecologic rezult c este

    mai necesar s se examineze meninerea unui set de posibiliti n raport cu o strict conservare a

    valorii de baz. Aceasta se datoreaz faptului c preferinele i tehnologiile nu rmn

    neschimbate de-a lungul timpului i a generaiilor, astfel nct conservarea unei valori de baz se

    poate dovedi excesiv. Din analiza atent i responsabil a setului de posibiliti, reiese c

    importana conservrii biodiversitii n vederea unei dezvoltri durabile devine mai evident att

    din punct de vedere ecologic, ct i economic. n acest mod, conservarea bio-diversitii permite

    pstrarea flexibilitii sistemului, protejndu-l n raport cu ocurile externe, n timp ce

    conservarea capitalului protejeaz valorile pentru viitoarele consumuri.

    ntre aceste dou concepte, apar diferene n ceea ce privete consecinele pierderii

    flexibilitii ecologice. Astfel, o societate care i consum capitalul fix, fr s-l nlocuiasc, nu

    este durabil. Dac se utilizeaz o abordare ecologic, pierderea flexibilitii implic, de fapt,

    scderea capacitii de autoorganizare a sistemului, dar care nu implic n mod obligatoriu

    scderea productivitii. ntr-o anumit msur, aceasta depinde de capacitatea societii umane

    de a se adapta i de a continua s funcioneze n faa ocurilor i a stresului. n acest fel, legtura

    dintre suportabilitatea socio-cultural i cea ecologic este demonstrat prin asemnrile

    organizaionale dintre societile umane i sistemele ecologice.

    n condiiile unei dezvoltri durabile, conservarea biodiversitii nu implic protejarea

    tuturor speciilor i nici meninerea condiiilor actuale de mediu. n cadrul unui sistem

    evoluionist se urmrete meninerea unui nivel optim al biodiversitii, care s garanteze

    flexibilitatea sistemelor de care depinde consumul i producia uman i, n consecin,

    bunstarea uman. Pentru posibilitile pierdute ale viitoarelor generaii, dezvoltarea durabil

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    23

    trebuie s asigure compensaii, deoarece activitile economice actuale conduc la modificarea

    nivelului i a structurii biodiversitii ntr-o manier care va afecta n viitor desfurarea

    serviciilor ecologice vitale, micornd, n acelai timp, numrul opiunilor disponibile ale

    generaiilor viitoare.

    Reconcilierea acestor concepte, precum i asigurarea funcionalitii lor, n vederea

    realizrii unei dezvoltri durabile, este o sarcin extrem de grea i dificil n acelai timp. Avnd

    n vedere diversitatea cerinelor i preocuprilor pe un orizont apropiat, precum i a obiectivelor

    pe un orizont mai ndeprtat, la nivelul ntregii lumi, rezult faptul c nu exist o dezvoltare

    durabil bun sau rea, universal valabil.

    n vederea adaptrii deciziilor politice, o abordare practic se poate dovedi mult mai util,

    aceasta reprezentnd conceptul maximizrii beneficiilor nete ale dezvoltrii economice i

    sociale, n condiiile meninerii n timp a capitalului natural i a serviciilor de mediu. Acest

    concept presupune utilizarea resurselor regenerabile, n ritmuri mai mici sau egale cu viteza de

    regenerare, n special n zonele sau statele srace. Eficiena utilizrii resurselor neregenerabile

    este necesar a fi optimizat prin intermediul progresului tehnologic. n ceea ce privete

    deeurile, acestea ar trebui generate n ritmuri mai sczute sau egale cu capacitatea de asimilare a

    mediului nconjurtor.

    Pentru implementarea unei dezvoltri durabile, este necesar un cadru social pluralist i, n

    acelai timp, consultativ, care s permit schimbul de informaii ntre grupurile dominante i

    grupurile neglijate, n vederea identificrii modalitilor materiale i a celor poluante mai puin

    intensive, pentru progresul societii umane.

    n prezent, este unanim recunoscut interaciunea dintre energie, economie i mediul

    ambiant, precum i rolul important al pieei internaionale asupra viitorului economic al unui stat.

    n ceea ce privete progresul unei naiuni, acesta este funcie de abilitatea naiunii respective n

    folosirea resurselor sale de energie, n aa fel nct s ntreasc competitivitatea economiei, s

    protejeze mediul nconjurtor i s menin securitatea naional.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    24

    Capitolul 2

    Calculul pierderilor de putere i energie n linii i transformatoare

    2.1 Pierderi de putere i energie n linii

    Pentru calculul pierderilor de putere, liniile electrice aeriene i subterane pot fi echivalate,

    n schemele monofazate echivalente, prin cuadripoli pasivi, liniari. Cu excepia liniilor lungi,

    pentru care reprezentarea trebuie s in seama de caracterul uniform distribuit al parametrilor,

    aceti cuadripoli pot fi nlocuii prin dipoli care conin o rezisten n serie cu o reactan, avnd

    parametrii concentrai. n cele ce urmeaz, se analizeaz numai acest din urm caz, pierderile de

    putere i energie n liniile lungi fiind tratate ntr-un paragraf separat.

    Pierderile de putere activ n liniile electrice trifazate de curent alternativ, datorate

    efectului Joule, se determin cu relaiile:

    222 33ra

    IIRRIP (2.1)

    sau:

    RU

    QPR

    U

    SP

    2

    22

    2

    2 (2.2)

    n care:

    R rezistena pe faz a conductoarelor liniei, considerat constant cu temperatura;

    I, Ia, Ir curenii total, activ i reactiv care circul prin linie;

    S, P, Q puterile trifazate aparent, activ i reactiv tranzitate prin linie;

    U tensiunea de funcionare a liniei, care, n calcule mai puin riguroase

    poate fi identificat cu tensiunea nominal.

    Pierderile de putere reactiv n liniile electrice se calculeaz cu urmtoarele relaii:

    222 33 ra IIXXIQ (2.3) sau

    XU

    QPX

    U

    SQ

    2

    22

    2

    2 (2.4)

    unde X reprezint reactana inductiv pe faz a liniei.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    25

    n cazul reprezentrii liniei printr-un cuadripol n sau printr-un cuadripol n T, la

    determinarea sarcinii tranzitate prin linie se va ine seama i de aportul capacitiv al acesteia (Qc

    = BL Un2).

    Se constat c evaluarea pierderilor de putere prin efect Joule, att n etapa de proiectare,

    ct i n etapa de exploatare a liniei, nu ridic probleme deosebite. Conform relaiilor (2.1 2.4),

    rezult c pierderile de putere depind de sarcina adoptat (la proiectare), respectiv msurat (n

    exploatare) i parametrii liniei.

    Energia activ disipat prin efect Joule (W), ntr-o perioad dat T0, depinde de regimul

    de ncrcare a liniei i se determin prin integrarea n timp a pierderilor de putere P(t), cu o

    relaie de forma:

    0

    0

    )(T

    dttPW (2.5)

    Dac se ine seama de relaiile (2.1) i (2.2), pierderile de energie pot fi exprimate n

    funcie de ptratul sarcinii (curent sau putere) vehiculate pe linie:

    0 00

    0

    0 02

    2

    2

    2

    02

    2

    0

    2

    )(

    )(

    )(

    )(

    )(

    )(

    )(3

    T TT

    T

    dttU

    tQRdt

    tU

    tPRdt

    tU

    tSRW

    dttIRW

    (2.6)

    n calcule mai puin riguroase, tensiunea de funcionare a liniei U(t) se consider

    constant n timp i aproximativ egal cu tensiunea nominal, astfel nct pierderile de energie

    devin:

    0 0 0

    0 0 0

    22

    22

    2

    )()()(

    )(T T T

    n

    dttQdttPU

    Rdt

    tU

    tSRW (2.7)

    Dup cum se constat din analiza relaiilor (2.6) i (2.7), pentru determinarea pierderilor de

    energie este necesar cunoaterea variaiei n timp a sarcinii n perioada analizat. n cazul

    general, aceast lege de variaie n timp nu este riguros cunoscut sau este greu de exprimat

    matematic. Din aceste motive, pentru calculele practice, s-a urmrit stabilirea unor metode

    simplificate, care s permit aproximarea, cu suficient precizie, a integralei din ptratul sarcinii.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    26

    Una dintre aceste metode, frecvent folosit n practic, este metoda parametrilor graficelor de

    sarcin.

    Parametrii graficelor de sarcin asociai uneia din funciile I(t), S(t), P(t), Q(t), folosii n

    calculul pierderilor de energie, sunt urmtorii:

    valorile maxime ale funciilor I(t), S(t), P(t) i Q(t), notate cu Imax,, Smax, Pmax i Qmax;

    sarcina medie pentru mrimile I, S, P i Q, notat cu Imed, Smed, Pmed i Qmed;

    sarcina medie ptratic pentru mrimile I, S, P i Q, notat cu Imp, Smp, Pmp i Qmp;

    durata sarcinii maxime pentru mrimile I, S, P i Q, notat cu TI, TS, TP i TQ;

    durata pierderilor pentru mrimile I, S, P i Q, notat cu I, S, P i Q;

    Sarcina medie este acea valoare constant a sarcinii (I, S, P, Q) care strbtnd linia n

    intervalul T0, prin linie s-ar transmite aceeai energie ca i n cazul funcionrii dup graficul real

    de ncrcare:

    0

    0

    0)(T

    medTPdttPW (2.8)

    de unde rezult:

    0

    0

    0

    )(

    T

    dttP

    P

    T

    med

    (2.9)

    n mod similar, se definesc i sarcinile medii pentru celelalte mrimi, dup cum sunt

    reprezentate de relaiile:

    0

    0

    0

    )(

    T

    dttS

    S

    T

    med

    (2.10)

    0

    0

    0

    )(

    T

    dttI

    I

    T

    med

    (2.11)

    0

    0

    0

    )(

    T

    dttQ

    Q

    T

    med

    (2.12)

    Sarcina medie ptratic este acea valoare constant a sarcinii (I, S, P, Q) care strbtnd

    linia ar provoca aceleai pierderi de energie ca i n cazul funcionrii dup graficul real de

    ncrcare:

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    27

    0

    0

    0

    22 3)(3T

    mpTRIdttIRW (2.13)

    de unde se calculeaz:

    0

    0

    20

    )(

    T

    dttI

    I

    T

    mp

    (2.14)

    n mod asemntor, se definesc:

    0

    0

    20

    )(

    T

    dttS

    S

    T

    mp

    (2.15)

    0

    0

    20

    )(

    T

    dttP

    P

    T

    mp

    (2.16)

    0

    0

    20

    )(

    T

    dttQ

    Q

    T

    mp

    (2.17)

    Durata sarcinii maxime este intervalul de timp n care, dac linia ar fi ncrcat la sarcin

    maxim, prin ea s-ar transmite aceeai energie ca i n cazul funcionrii dup graficul real de

    ncrcare. Conform acestei definiii, se poate scrie:

    0

    0

    max)(T

    PTPdttPW (2.18)

    de unde:

    0

    0max

    )(1

    T

    P dttPP

    T (2.19)

    n mod asemntor, se definete i durata sarcinilor maxime pentru celelalte mrimi,

    conform relaiilor:

    0

    0max

    )(1

    T

    I dttII

    T (2.20)

    0

    0max

    )(1

    T

    S dttSS

    T (2.21)

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    28

    0

    0max

    )(1

    T

    Q dttQQ

    T (2.22)

    Durata pierderilor este intervalul de timp n care, dac linia ar fi ncrcat la sarcin

    maxim, n ea s-ar produce aceleai pierderi de energie ca i n cazul funcionrii dup graficul

    real de ncrcare. Conform acestei definiii, se poate scrie:

    0

    0

    2

    max

    2 3)(3T

    IRIdttIRW (2.23)

    de unde:

    0

    0

    2

    2

    max

    )(1

    T

    I dttII

    (2.24)

    Similar, se deduc expresiile:

    0

    0

    2

    2

    max

    )(1

    T

    S dttSS

    (2.25)

    0

    0

    2

    2

    max

    )(1

    T

    P dttPP

    (2.26)

    0

    0

    2

    2

    max

    )(1

    T

    Q dttQQ

    (2.27)

    Parametrii graficelor de sarcin pot fi exprimai i n valori relative, considernd ca

    mrimi de baz Imax, Smax, Pmax, Qmax i T0:

    max

    *

    max

    *

    max

    *

    max

    *

    0

    * ; ; ; ;Q

    QQ

    P

    PP

    S

    SS

    I

    II

    T

    tt (2.28)

    iar prin folosirea acestor notaii, se obine:

    *0

    2

    max

    2

    max0

    2

    *

    2

    max

    0

    0

    220

    )( IImp

    T

    mp TIITIITIdttI (2.29)

    SmpT

    TSTSSdttS 02

    max0

    2

    *

    2

    max

    0

    20

    )( (2.30)

    PmpT

    TPTPPdttP 02

    max0

    2

    *

    2

    max

    0

    20

    )( (2.31)

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    29

    QmpT

    TQTQQdttQ 02

    max0

    2

    *

    2

    max

    0

    20

    )( (2.32)

    Conform relaiilor (2.29 2.32), rezult c n uniti relative se poate scrie:

    QmpPmpSmpImp QPSI2222 ; ; ; (2.33)

    adic valorile relative pentru sarcina medie ptratic sunt numeric egale cu valorile duratei

    pierderilor.

    Pentru un grafic de sarcin, durata de utilizare a sarcinii maxime T i durata pierderilor

    nu sunt parametri independeni, existnd o corelaie strns ntre acetia, n cazul reelelor cu

    tensiunea nominal de pn la 110 kV, unde se poate neglija influena sarcinii capacitive a reelei

    respective.

    Pe baza analizei unui numr mare de grafice de sarcin, n diferite ipoteze privind

    structura consumului, diveri autori au determinat o serie de expresii matematice de corelaie

    ntre durata pierderilor i durata de utilizare a sarcinii maxime, folosind ca parametru factorul de

    putere la sarcin maxim. n proiectarea i exploatarea reelelor electrice, pentru evaluarea

    pierderilor de energie, o larg rspndire au cptat, n ara noastr, corelaiile propuse de

    Glazunov i Wolf , transpuse sub forma unor curbe de tipul celor prezentate n Figurile 2.1 i 2.2.

    Dependena S TP este descris, n cazul curbelor Glazunov, n uniti absolute (ore), iar

    n cazul curbelor Wolf, n uniti relative (raportate la perioada analizat T0). Ambele tipuri de

    curbe folosesc ca parametru factorul de putere la sarcin maxim. Conform metodei parametrilor

    graficelor de sarcin, pierderile de energie se pot evalua folosind una din relaiile:

    IRIW 2

    max3 (2.34)

    S

    n

    SU

    RW 2max2 (2.35)

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    30

    n aceste relaii, durata pierderilor se determin folosind curbe precalculate, de tipul celor

    prezentate n Figurile 2.1 i 2.2, iar sarcina maxim este fie precizat n faza de proiectare, fie

    determinat pe baza unor msurtori directe efectuate n reea, n etapa de exploatare.

    Metoda descris este simpl i curent utilizat att la proiectarea, ct i la exploatarea

    reelelor electrice. Are, ns, dezavantajul c rezultatele furnizate nu sunt ntotdeauna foarte

    precise. Astfel, n cazul utilizrii curbelor Glazunov, trebuie menionat faptul c acestea au fost

    stabilite, numai pentru sarcini industriale, n ipoteza unui factor de putere constant. Folosirea

    acestor curbe n mod generalizat, avnd n vedere ipotezele n care au fost determinate, poate

    conduce la erori de calcul mari (30 50 %), n evaluarea pierderilor de energie.

    n plus, n cadrul companiilor americane i n rile vest-europene, innd seama c

    determinarea, cu o precizie suficient, a valorii maxime (Imax, Smax, Pmax i Qmax) nu este posibil

    n practica curent dect n cazul existenei unor instalaii de nregistrare corespunztoare,

    evaluarea pierderilor de energie se bazeaz pe factorul de umplere al curbei de sarcin, cu

    referire la puterea aparent kU sau la puterea activ kUP, precum i pe coeficientul de

    uniformizare corespunztor puterii active P, reactive Q i aparente S.

    Factorul de umplere corespunztor puterii aparente, respectiv active, este definit ca

    raportul dintre puterea medie i puterea maxim, conform relaiilor:

    maxmaxmax

    ;P

    Pk

    I

    I

    S

    Sk medUP

    medmedU (2.36)

    Figura 2.2 Curbele S = f(TP) dup Glazunov.

    Figura 2.1 Curbele S = f(Pm) dup Wolf .

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    31

    iar coeficientul de uniformizare este definit ca raportul dintre sarcina minim i sarcina maxim:

    max

    min

    max

    min

    max

    min ; ;S

    S

    Q

    Q

    P

    PSQP (2.37)

    Pentru stabilirea unor relaii directe dintre factorii de form ai curbelor de sarcin

    (coeficientul de uniformizare, coeficientul de umplere a curbei de sarcin) i factorii de pierderi

    (), se exprim pierderile de energie prin urmtoarele expresii:

    QPn

    S

    n

    QPU

    RS

    U

    RW 2max

    2

    max2

    2

    max2 (2.38)

    sau

    SS

    Un

    Smed

    Un

    S

    n

    TT

    W

    kU

    RTS

    kU

    RTS

    U

    RW

    2

    2

    22

    2

    22

    2

    max2 (2.39)

    QPn

    S

    n

    QPU

    RTS

    U

    RW 2max

    2

    max2

    2

    max2 (2.40)

    2max2max2max sincos3 QPTRIW (2.41) n vederea evalurii pierderilor de energie corespunztoare pierderilor de putere activ, n

    literatura de specialitate sunt prezentate numeroase relaii pentru determinarea P n funcie de

    coeficientul de umplere a curbei de sarcin activ. n acest sens, expresiile propuse de diveri

    autori sunt prezentate n Tabelul 2.1 i n Figura 2.3.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    32

    Tabelul 2.1 Expresiile duratei relative P n funcie de coeficientul de umplere kUP.

    Figura 2.3 Curbele P = f (kUP)

    Dependenele P = f (kUP) descrise n Tabelul 2.1 i Figura 2.3, pentru stabilirea duratei

    pierderilor, au avut un rol important n dezvoltarea teoriei de determinare a pierderilor de

    Nr.

    crt. Autorul Expresia

    Nr. curbei din

    Figura 2.3 Observaii

    1

    Wolf

    P = kUP

    1

    Curba limit

    superioar

    2

    Fleck i Rahn UP

    UPP

    k

    k

    1

    2

    3 Langrehn 6,1

    UPP k 3

    4

    Iansen 2

    2

    1UPUPP kk

    4

    5 Kezevici 24124,0 PP T 5

    6 Militaru PUPUPPUPP kkk 2 Curb medie

    7

    Wolf

    2

    UPP k

    1

    Curba limit

    inferioar

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    33

    energie, att n ara noastr, ct i n alte ri, ns, erorile introduse la evaluarea acestora rmn

    ridicate ( 10 25 %).

    Determinarea pierderilor prin metoda parametrilor graficelor de sarcin nu este

    corespunztoare nici n studiile de proiectare i dezvoltare ale reelelor electrice, n scopul

    selectrii variantelor optime i nici pentru efectuarea de analize n exploatarea curent. De dorit

    ar fi ca erorile introduse n calcule s nu depeasc 5 %.

    Pentru realizarea acestui deziderat, la determinarea duratei pierderilor, este necesar s se

    in seama de:

    curba de sarcin;

    variaia factorului de putere;

    posibilitatea ca n perioada analizat, puterea activ i reactiv s nu varieze

    conform, adic maximul de putere activ s nu coincid cu cel de putere reactiv.

    n situaia separrii duratei pierderilor pentru puterea activ i respectiv reactiv, gradul

    de precizie n evaluarea pierderilor de energie crete simitor. Pentru a evita calculul separat al

    duratei pierderilor corespunztoare puterii reactive Q sau Q, s-a urmrit stabilirea unei

    dependene ntre variaiile puterii reactive i active, Q = f(P) sau Q = f (P), care s permit

    stabilirea duratei pierderilor pentru puterea aparent S sau S, prin considerarea corect a

    fiecrei componente.

    000

    0

    2

    0

    2

    0

    0

    2

    max

    2 )()()(TTT

    S dtPfdttPTSdttS (2.42)

    sau

    )((21

    0

    maxmax PPS FdtPfQP (2.43)

    Dac se stabilete o dependen Q = f(P) n aa fel nct integrala din expresia (2.43) s

    fie rezolvabil, nu mai sunt practic necesare curbele de variaie a puterii reactive pentru calculul

    pierderilor.

    Relaii de dependen ntre variaiile puterilor Q i P, propuse de diveri autori n

    literatura de specialitate, sunt numeroase. Astfel, pe baza dependenei propus de Holmgreen i

    Runge:

    maxmax

    max

    2

    max2 tgQPPP

    QQ (2.44)

    folosit n expresia (2.43), se obine:

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    34

    max

    2

    max

    2 sincos UPPS k (2.45)

    sau

    UPUPPS kk max2cos (2.46)

    Prin folosirea expresiilor P = f (kUP), prezentate n Tabelul 2.1, se obin o serie de

    relaii, de forma:

    maxcos, UPS kf sau maxcos, PS Tf .

    n ara noastr, curbele reprezentate n Figura 2.2, ntocmite de A.A. Glazunov, permit

    determinarea duratei pierderilor S n funcie de TP i cosmax. Avnd n vedere eroarea ridicat

    introdus n calcule prin folosirea acestor curbe la evaluarea pierderilor de energie, rezultatele

    astfel obinute pot fi utilizate numai pentru evaluri orientative.

    O alt posibilitate, mai exact, de stabilire a duratei pierderilor, const n luarea n

    consideraie a duratei de utilizare a sarcinii maxime aparente pe perioada analizat, inndu-se

    seama, n felul acesta i de variaia puterii active, respectiv reactive. De exemplu, dac factorul

    de putere variaz ntre 0,60 0,95, se poate face aproximaia:

    2max2

    max sincos QPS TTT (2.47)

    max

    22

    S

    WWT

    ra

    S

    (2.48)

    iar 87601000

    124,0

    2

    SS

    T [ore] (2.49)

    unde Wa, Wr energia activ, respectiv reactiv, vehiculat n perioada analizat.

    Din analiza curbelor clasate de sarcin, pentru reelele n configuraie radial, s-au obinut

    dependene suficient de exacte ntre puterea activ i cea reactiv, de forma:

    ii PQ (2.50)

    n care:

    Pi, Qi puterea activ, respectiv reactiv, exprimate n uniti

    relative, prin raportare la sarcina maxim.

    , coeficieni obinui n urma unor regresii.

    Prin considerarea dependenei de tipul celei date de relaia (2.50), rezult c ntre duratele

    de utilizare a sarcinii maxime active, respectiv reactive, va exista o relaie de forma:

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    35

    Qp TT (2.51)

    iar durata pierderilor pentru puterea activ i reactiv este:

    PPP TT 3,07,0 (2.52)

    PPQ TT 3,07,0 (2.53) Dac valorile maxime ale puterii active i reactive coincid n timp (variaie conform),

    caracteristic reelelor de distribuie, durata pierderilor pentru sarcina aparent va fi dat de

    relaia:

    max

    2

    max

    2 sincos QPS (2.54)

    iar n cazul general, al variaiilor neconforme:

    max

    2

    max

    2 sincos QqPS k (2.55)

    unde kq reprezint coeficientul de nesuprapunere a maximelor de putere activ i reactiv n

    curba de sarcin zilnic.

    De menionat faptul c folosirea metodei parametrilor graficelor de sarcin, pentru

    evaluarea pierderilor de energie n reelele radiale de distribuie, d rezultate bune, erorile

    nscriindu-se n limitele 2,5 3 %.

    2.2. Calculul pierderilor de putere i energie n transformatoare

    Pierderile de putere n transformatoarele de for, folosite n reelele electrice, pot fi

    mprite n dou categorii i anume:

    pierderi de putere independente de sarcina transformatorului;

    pierderi de putere dependente de sarcina transformatorului.

    Prima categorie de pierderi se refer la pierderile n fierul transformatoarelor, iar cea de-a

    doua la pierderile n nfurri.

    Datorit magnetizrii miezului transformatorului, apar pierderi de putere activ n fier

    PFe , care sunt practic egale cu pierderile active la mers n gol P0. Aceste pierderi se regsesc

    n datele tehnice ale transformatorului sau n cataloagele distribuite de firmele constructoare.

    Pierderile de putere reactiv n fierul transformatorului PFe sunt aproximativ egale cu

    puterea de magnetizare la mers n gol i se determin n funcie de puterea aparent nominal Sn

    i curentul de mers n gol al transformatorului i0(%), cu o relaie de forma:

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    36

    Qi S

    Fen

    0

    100

    (%) (2.56)

    Pierderile de putere activ n nfurrile transformatorului PCu sunt proporionale cu

    ptratul sarcinii S tranzitate prin transformator la un moment dat. La sarcin nominal, aceste

    pierderi nCuP sunt aproximativ egale cu pierderile la funcionarea transforma-torului n regim

    de scurtcircuit Psc i se regsesc, de asemenea, n cartea tehnic sau n cataloage.

    Pierderile de putere reactiv n nfurrile transformatorului QCu sunt proporionale cu

    ptratul sarcinii, iar pentru transformatoarele mari, funcionnd ncrcate la sarcina nominal,

    aceste pierderi se determin n funcie de puterea aparent nominal Sn i tensiunea de

    scurtcircuit a transformatorului usc(%), cu relaia:

    100

    (%) nscCun

    SuQ (2.57)

    Dac sarcina S a transformatorului difer de sarcina nominal, pierderile de putere activ

    i reactiv n nfurrile transformatorului se calculeaz cu relaiile:

    22

    ;

    n

    nCuCu

    n

    nCuCuS

    SQQ

    S

    SPP (2.58)

    Pierderile totale de putere ntr-un transformator se determin ca suma pierderilor n fier i

    n nfurri, adic:

    2

    2

    n

    nCuFeT

    n

    nCuFeT

    S

    SQQQ

    S

    SPPP

    (2.59)

    Cnd sarcina este distribuit pe n transformatoare identice, conectate n paralel, pierderile

    totale de putere activ i reactiv se determin cu relaiile:

    2

    2

    n

    nCuFeT

    n

    nCuFeT

    S

    S

    n

    QQnQ

    S

    S

    n

    PPnP

    (2.60)

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    37

    Pierderile de energie activ ntr-un transformator conectat la reea un timp T0 , se pot

    evalua cu o relaie de forma:

    Sn

    nCuFeTS

    SPTPW

    2

    max

    0 (2.61)

    iar n cazul mai multor transformatoare identice, conectate n paralel:

    M

    kkS

    n

    k

    k

    nCu

    kFekTS

    S

    n

    PtPnW

    1

    2

    max

    (2.62)

    unde: nk numrul de transformatoare care funcioneaz n paralel, n intervalul tk , din

    perioada analizat T0 ;1

    0

    M

    kktT

    Smax k sarcina maxim tranzitat n intervalul tk ;

    S k durata pierderilor corespunztoare sarcinii aparente n intervalul tk .

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    38

    Capitolul 3

    Profilarea consumului n sistemele de distribuie a energiei electrice

    Este recunoscut faptul c piaa de energie electric funcioneaz pe baza ofertelor de

    vnzare i cumprare transmise la bursa de energie de ctre productorii i furnizorii de energie

    electric, pentru fiecare interval de decontare (IBD). n ara noastr, IBD are durat de o or

    (paliere orare), existnd ns piee de energie, cum ar fi cele din Marea Britanie sau Australia,

    care utilizeaz un IBD cu durate mai mici i anume paliere de o jumtate de or. n acest context,

    la noi n ar, caracterul orar al pieei de energie electric impune furnizorilor (operatorilor de

    distribuie) fundamentarea ofertelor prin estimri orare ale consumului de energie electric,

    pentru fiecare consumator alimentat. Pentru a putea s participe la piaa de energie, precum i n

    vederea unei analize complexe a regimurilor de funcionare ale reelelor de distribuie, exist

    dou variante de abordare:

    Dotarea tuturor consumatorilor alimentai cu energie electric cu contoare electronice,

    care permit nregistrarea profilelor de consum (curbele de sarcin) sub form de paliere

    orare.

    Meninerea la consumatorii alimentai a contoarelor tradiionale de tip analogic i

    modelarea sau reconstituirea profilelor de consum sub form de paliere orare, prin

    distribuirea consumului total de energie dup un numr de profile sau curbe tip de

    consum, caracteristice fiecrui tip de consumator.

    3.1 Analiza statistic-probabilistic a sarcinilor din nodurile reelelor publice de

    distribuie

    Sarcinile active i reactive din nodurile reelelor publice de distribuie urbane i rurale

    sunt funcii aleatorii de timp, iar variaiile zilnice, trecute, reprezint realizri concrete ale

    funciilor respective.

    Pentru a obine seria statistic a variabilei aleatorii P (sarcina activ dintr-un nod al

    reelei), la un moment fixat, ntregul diapazon de variaie a acestei mrimi, cuprins ntre valoarea

    maxim Pmax i valoarea minim Pmin, este divizat ntr-un numr de n intervale, n funcie de

    precizia dorit. Pe fiecare interval se determin numrul nk al valorilor mrimii P care satisfac

    condiia :

    kk PPP 1 (3.1)

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    39

    unde Pk-1 i Pk reprezint valorile la extremitile intervalului k.

    Frecvena statistic ce caracterizeaz valorile aleatorii ale sarcinii active P rezult, pentru

    fiecare interval, din relaia :

    mkn

    nPf kk ,1, (3.2)

    unde: n - numrul total al valorilor msurate pentru sarcina P la momentul de timp considerat;

    nk - numrul valorilor lui P situate n intervalul k;

    m - numrul de intervale considerate.

    n Figura 3.1 este reprezentat seria statistic a distribuiei variabilei aleatorii P i curba

    densitii distribuiei normale. Pentru un numr relativ mare de msurtori se poate considera c

    seria statistic coincide cu seria distribuiei probabilitilor mrimii aleatorii P. Aceleai

    consideraii se pot face i pentru sarcinile reactive din nodurile reelelor electrice de distribuie.

    Aceste observaii justific adoptarea ipotezei, suficient de precis n calculele practice,

    conform creia, n cazul reelelor de distribuie urbane i rurale, sarcinile activ i reactiv se

    supun, n orice moment fixat al zilei, legii normale de distribuie.

    Legea normal de distribuie este caracterizat prin dou mrimi i anume :

    valoarea medie sau sperana matematic :

    n

    Q

    Qn

    P

    P

    n

    i

    i

    n

    i

    i 11 ; (3.3)

    dispersia :

    21

    2

    221

    2

    2

    1;

    1Q

    n

    Q

    n

    nP

    n

    P

    n

    n

    n

    i

    i

    Q

    n

    i

    i

    P (3.4)

    unde Pi , Qi reprezint sarcina activ, respectiv reactiv msurat la momentul i.

    f(x)

    0,1

    0,05

    xk - xk-1

    Fk(x)

    x

    Figura 3.1 Seria statistic a distribuiei variabilei aleatorii P

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    40

    Valoarea maxim a variabilelor aleatoare Pmax i Qmax poate fi evaluat cu ajutorul

    urmtoarelor relaii:

    PtPP max (3.5)

    QtQQ max

    n care 2PP , 2QQ reprezint abaterile standard ale variabilelor P i Q, iar t este un

    parametru al legii de distribuie normal.

    Msura dependenei stohastice ntre dou variabile aleatoare (Pk i Pl), (Qk i Ql) sau

    (Pk,Ql) se poate caracteriza cu ajutorul unor coeficieni de corelaie, de forma:

    l

    lk

    PkP

    lkli

    n

    i

    ki

    PP

    PPPPnn

    n

    r

    1

    ,

    1

    1

    l

    lk

    QkQ

    lkli

    n

    i

    ki

    QQ

    QQQQnn

    n

    r

    1

    ,

    1

    1 (3.6)

    l

    lk

    QkP

    lkli

    n

    i

    ki

    QP

    QPQPnn

    n

    r

    1

    ,

    1

    1

    n cazul a dou variabile aleatoare independente, acest coeficient de corelaie are valoarea

    zero, iar pentru variabilele dependente liniare, coeficientul are valori cuprinse ntre +1 i -1.

    Mulimea coeficienilor de corelaie pentru un sistem de m variabile aleatoare se dispune, de

    regul, ntr-o matrice ptrat [rk,l], mk ,1 ; ml ,1 , avnd pe diagonala principal toate

    elementele egale cu 1.

    3.2 ntocmirea profilelor sau curbelor tip de sarcin ale consumatorilor

    Curbele tip de sarcin se construiesc pentru grupuri sau categorii de consumatori, care se

    deosebesc de restul consumatorilor prin caracteristici comune. Totodat, n cadrul unei aceleiai

    categorii, pe lng unele influene de natur socio-economic, cum ar fi dotarea cu aparate,

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    41

    instalaii i echipamente electrice la consumatori, ali factori care influeneaz semnificativ forma

    curbelor de sarcin sunt variaiile temperaturii de la o zi la alta i ciclul sezonier, reflectat, n

    principal, n lungimea unei zile.

    Pe baza principiilor fundamentale expuse anterior i anume prin medierea statistic a

    curbelor de sarcin nregistrate, s-a realizat un program de calcul, care, prin prelucrarea automat

    a informaiilor obinute din msurtorile directe efectuate n reeaua public de distribuie,

    permite stabilirea curbelor tip de sarcin activ i reactiv ale diferitelor categorii de

    consumatori, racordai la reelele de distribuie public.

    Curbele tip de sarcin reprezint variaia probabil a sarcinii (activ/reactiv), pe un

    interval de timp dat, de regul, 24 ore i pot fi definite ca un profil sau un tipar al consumatorului

    de energie electric, pe aceast perioad de timp. Aceste curbe se ntocmesc sub form de paliere

    cu durata de 30 minute (n Marea Britanie) sau 60 minute (n ara noastr), sarcinile fiind

    exprimate n uniti relative, raportate la valoarea medie a sarcinilor din curbele nregistrate i

    prelucrate.

    Pentru constituirea unei baze de date, care s poat fi folosit la modelarea sarcinilor din

    nodurile reelelor electrice de distribuie, au fost ntocmite profiluri sau curbe tip de sarcin

    activ i reactiv caracteristice diferitelor categorii de consumatori (casnici i teriari, din mediul

    urban si rural), n anotimpurile de iarn i de var sau pentru fiecare lun calendaristic din an, n

    zilele standard (luni i vineri; mari, miercuri, joi; smbt; duminic i srbtorile legale) sau

    pentru zilele lucrtoare i de repaus din sezonul rece i cel cald. Spre exemplificare, n ceea ce

    urmeaz, sunt prezentate, sub form tabelar i grafic, cteva curbe tip de sarcin pentru

    consumul casnic urban i consumul teriar de tip hotel, la nivelul unor luni calendaristice din an,

    n zilele standard (Tabelele 3.1 3.8 i Figurile 3.2 3.9).

    n scopul reducerii dimensiunilor bazei de date care conine profilurile sau curbele tip de

    sarcin ale consumatorilor alimentai din reelele publice de distribuie, n vederea facilitrii

    utilizrii acesteia n practica curent de modelare a curbelor de sarcin, sunt propuse, n literatura

    de specialitate, o serie de modele matematice, cum ar fi, de exemplu, metoda eanionrii

    stratificate.

    Aceste metode de cercetare statistic utilizeaz, de regul, proprietile estimaiilor

    provenite dintr-un eantion stratificat, precum i cea mai bun alegere asupra mrimii

    eantionului nl din stratul l al populaiei investigate, n scopul obinerii unei precizii dorite, n ce

    privete stabilirea caracteristicilor consumatorilor.

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    42

    Utilizarea tehnicii de eantionare stratificat ofer o opiune obiectiv i corect, pentru a

    stabili coordonatele unui sistem de sondare a consumatorilor de energie electric. Datele de

    intrare necesare operrii cu o astfel de tehnic pot fi foarte variate, dar, n general, se rezum la

    variabile uzuale ntlnite n bazele de date ale companiilor teritoriale de distribuie a energiei

    electrice, la care mai trebuie asociat bugetul, pe care compania respectiv este dispus s-l

    mobilizeze pentru o astfel de aciune.

    Rezultatele unor astfel de aciuni constau n dimensionarea eantioanelor, adic a

    numrului de uniti necesare a fi monitorizate n cadrul fiecrei clase de consumatori. n funcie

    de necesiti, tehnica propus poate fi realizat progresiv, n scopul rafinrii procesului de

    determinare a profilurilor reprezentative ale curbelor tip de sarcin. Conform celor prezentate n

    literatura de specialitate, ca opiune optim referitoare la alegerea variabilelor discriminatorii,

    folosite n procesul de implementare a tehnicii de eantionare stratificat, este preferabil s fie

    ales raportul puterii maxime la puterea medie absorbit, n intervalul de observare. Spre

    exemplificare, n Figura 3.10 este prezentat variaia marginii de eroare n funcie de variabila

    optim propus, adic raportul Pmax / Pmed , pe intervalul de analiz, sub aspectul consumului

    casnic urban, teriar i din domeniul agriculturii. Adoptnd ipoteza c sarcinile electrice,

    respectiv curbele de sarcin, sunt mrimi aleatoare, care respect legea normal de distribuie, n

    Figura 3.10, multiplicatorul k, ce desemneaz valoarea abaterii normale, corespunztoare

    probabilitii de realizare dorite, poate fi ales n conformitate cu valorile indicate n Tabelul 3.9,

    pe baza celor mai utilizate probabiliti de realizare. Formularea corect a intervalului de

    ncredere, pentru determinarea valorii medii adevrate, este urmtoarea: valoarea medie a

    caracteristicii urmrite ntr-o populaie se gsete, cu probabilitatea de 50%, n

    intervalul )](67,0),(67,0[ YYYY .

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    43

    Curbele tip de sarcin activ n u.r. pentru consum casnic, la nivelul lunii ianuarie,

    pentru zilele de mari, miercuri i joi

    Tabelul 3.1

    Ora Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.]

    1 0,8460 9 0,8951 17 1,0895

    2 0,7617 10 0,8704 18 1,4012

    3 0,7323 11 0,8740 19 1,5062

    4 0,7169 12 0,8594 20 1,5403

    5 0,7310 13 0,8363 21 1,5142

    6 0,7980 14 0,8407 22 1,3826

    7 0,9054 15 0,8712 23 1,1916

    8 0,9477 16 0,9186 24 0,9696

    Curbele tip de sarcin reactiv n u.r. pentru consum casnic, la nivelul lunii ianuarie,

    pentru zilele de mari, miercuri i joi

    Tabelul 3.2

    Ora Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.]

    1 1,0140 9 0,8524 17 1,0075

    2 1,0131 10 0,8666 18 1,1346

    3 1,0195 11 0,9145 19 1,1775

    4 1,0160 12 0,8645 20 1,1949

    5 0,9900 13 0,8527 21 1,1934

    6 0,9620 14 0,8783 22 1,1759

    7 0,9495 15 0,9395 23 1,1080

    8 0,8828 16 0,9670 24 1,0257

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    44

    Figura 3.2 Curb tip de sarcin activ pentru categoria de consum casnic urban,

    la nivelul lunii ianuarie, n zilele de mari, miercuri i joi

    Figura 3.3 Curb tip de sarcin reactiv pentru categoria de consum casnic urban,

    la nivelul lunii ianuarie, n zilele de mari, miercuri i joi

    Curbele tip de sarcin activ n u.r. pentru consum casnic,

    la nivelul lunii ianuarie, pentru zile de smbt

    Tabelul 3.3

    Ora Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.]

    1 0,8657 9 0,9097 17 1,0911

    2 0,7759 10 0,9171 18 1,3948

    3 0,7327 11 0,9398 19 1,4783

    4 0,6982 12 0,9617 20 1,5181

    5 0,7066 13 0,9520 21 1,4354

    6 0,7377 14 0,9251 22 1,2908

    7 0,7763 15 0,9431 23 1,1511

    8 0,8416 16 0,9770 24 0,9801

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    45

    Curbele tip de sarcin reactiv n u.r. pentru consum casnic,

    la nivelul lunii ianuarie, pentru zile de smbt

    Tabelul 3.4

    Ora Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.] Ora

    Sarcina

    [u.r.]

    1 0,0090 9 0,9230 17 1,0391

    2 0,9910 10 0,9642 18 1,0759

    3 0,9900 11 1,0069 19 1,0785

    4 0,9636 12 0,9591 20 1,0920

    5 0,9452 13 0,9702 21 1,0966

    6 0,9244 14 1,0007 22 1,0928

    7 0,8725 15 1,0617 23 1,0471

    8 0,8663 16 1,0367 24 0,9934

    Figura 3.4 Curb tip de sarcin activ pentru categoria de consum casnic urban,

    la nivelul lunii ianuarie, pentru zile de smbt

    Figura 3.5 Curb tip de sarcin reactiv pentru categoria de consum casnic urban,

    la nivelul lunii ianuarie, pentru zile de smbt

  • Program de calcul destinat evalurii pierderilor de energie n reelele de MT utiliznd metoda eantionrii curbelor de sarcin

    46

    Curbele tip de sarcin activ